電池產線自動化趨勢涌現 聚焦化成段OCV與ACIR測試穩定性改善

鋰電設備高速發展過程中，產線自動化趨勢逐漸涌現。然而在龐大且精密的電池產線，環境中“看不見”的干擾實則錯綜復雜。以化成段OCV測試為例，后端產線的分選工作需要測試臺結合電腦控制、聯動機械結構、測試儀器共同完成。動力電池的分選工藝精度所要求現有測試儀器可實現的測試精度——OCV在ppm級別（百萬分之X），ACIR在0.X%（千分之X），可在實際產品集成過程中，誤差將被放大數十倍，有甚者嚴重失真，或是誤報。如此誤差產生的不確定性，讓鋰電工藝及設備工程師都為之苦惱。

電芯分選的工藝水平一定程度上決定了后續模組及pack整體的性能，那是否有解決干擾，或者提升抗擾能力的解決方案呢？我們以福祿克電池測試儀BT5300為例，介紹如何通過合理規劃系統走線，設置儀器參數，設計切換電路等來提升OCV及ACIR測試穩定性。

系統走線

1.1儀表接口處將SOURCE和SENSE連接線分開

OCV與ACIR測試核心是測試儀器，由于被集成的原因，從儀器端口接出的線一般較長且彎彎曲曲，之中的走線就有學問。

如下圖左所示，需要將SOURCEHI，SOURCELO的連接線，SENSEHI，SENSELO的連接線分開，從而減少相互之間的干擾。推薦類似下右圖所示是的連接方式，它會使系統更具備抗干擾能力。即使是小量程，比如3mΩ，都可以完成測試。

同理，如果使用開關板卡實現大量電芯快速掃描測試，則在連接開關矩陣之后，SOURCE與SENSE兩端走線也應該進行分開，以保證互相之間的干擾。

福祿克SW901032通道掃描板卡

1.2采用雙絞線，并減少環路面積——抵抗渦電流

從儀表端口出來的連接線，需要盡量采用雙絞線。有條件的情況下，可以采用屏蔽+雙絞的連接線。在雙絞線區域，SOURCE線（即連接SOUCEHI與SOUCELO接口的連接線）電流產生的磁場自身互相抵消，SENSE線（即連接SENSEHI與SENSELO接口的連接線）在交變磁場中產生的感應電壓也互相抵消，最大程度的減輕了SOURCE到SENSE的電磁感應。

在靠近電池的位置，不可避免地，由SOURCE線和SENSE線各自圍成一個環路區域，環路區域的交疊部分具有明顯的電磁感應現象。若此區域附近存在導體，將容易產生渦流，引入誤差。參考下面SOURCE與SENSE的環路區域走線方式，可以盡量避免交疊，可以減輕渦流的影響。

帶載能力

衡量設備帶載能力的參數，一般指儀器支持的回路電阻大小。

電池測試儀所支持的回路電阻表示的是在電池測試儀SOURCE+與SOURCE-接口間，SENSE+與SENSE-接口間整個測試回路的電阻，包括開關電路（包括繼電器），測試線，測試探針，待測件等的電阻。

以此，我們可以將帶載能力比作成一架馬車，回路電阻比作馬車拉動的貨物。如果貨物過大或過重，可想而知，馬車或將行駛緩慢或將無法拉動貨物。

當系統中的連接線比較長（如超過2米）或電芯尺寸比較大的情況下，有時會發生儀表無法測試出電芯內阻的情況：比如測試的方塊電池內阻為0.5mΩ，圓柱電池為15mΩ，但是用3mΩ和30mΩ量程都無法測試出來，必須用300mΩ量程才可以。采用大量程，雖然可以測試出數值，但是會導致精度的損失，無法達到分選的目的。出現這種情況的原因，是由于儀表的帶載能力不夠導致的，即所使用的儀表能夠支持測試線的電阻值小于實際系統電阻值。

福祿克電池測試儀的帶載能力是傳統儀表的數倍，可以確保即使在采用長測試線，測試大尺寸電芯的情況下，仍然可以用3mΩ和30mΩ量程來獲得穩定的讀數。

測試電流

內阻測試過程中，儀表會通過SOURCE端口生成激勵電流，再通過SENSE端口來檢測兩端的電壓，最后計算出內阻值。傳統儀表采用100mA的測試電流，針對10ｍΩ及以上的電芯可以獲得穩定的讀數。近年來，隨著電芯容量的增大，內阻從數年前的10ｍΩ以上，逐漸的降低為1ｍΩ以內，甚至僅0.1-0.2ｍΩ。針對這類電芯，仍然采用100mA測試電流，測試結果會很容易受到系統干擾，導致測試結果不穩定等情況發生。為了解決這類問題，測試系統的開發中需要通過多次測量取平均功能的方式，加大測試時間來減少測試值的波動。并且，現場調試人員需要花費幾個小時來調整測試臺中各個通道的線路，來盡量的減少系統的干擾。系統一旦調整好，后續任何線路的微小更改，都可能再次導致測試值的不穩定。

福祿克BT5300針對1ｍΩ以內的電芯，支持最大300mA的測試電流，是傳統儀表的3倍，改善了測試中的信號比。單次的測量就可以達到傳統儀表開啟平均后數據的穩定性，減少了測試時間。并且，它的抗干擾性更強，極大減少了現場的線路調試時間。

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